1

دانشمندان معتقدند انسان‌ها دارای یک حس پنهان از لامسه هستند که آن را «لمس از راه دور» می‌نامند؛ حسی که فراتر از اعصاب نوک انگشتان عمل می‌کند و امکان تشخیص اجسام پنهان بدون تماس مستقیم را فراهم می‌سازد.

در آزمایش‌های جدید، داوطلبان توانستند اشیایی را که زیر شن دفن شده بودند بدون لمس کردن شناسایی کنند و مکعب‌های پنهان را با دقتی در حدود ۷۰ درصد تشخیص دهند.

این کشف نشان می‌دهد که انسان‌ها قادرند نوسانات بسیار ضعیف فشار را در مواد سست احساس کنند؛ قابلیتی شبیه به برخی پرندگان ساحلی که طعمه خود را در زیر شن‌های مرطوب تشخیص می‌دهند.

پژوهشگران عملکرد انسان را با یک سامانه رباتیک که برای انجام همین وظیفه آموزش دیده بود مقایسه کردند و به این نتیجه رسیدند که قضاوت انسانی همچنان در خواندن ظریف‌ترین سیگنال‌های فیزیکی از ماشین‌ها پیشی می‌گیرد.

درک علمی حس لمس از راه دور

این پژوهش به سرپرستی الیزابتا ورساچه، مدرس ارشد روان‌شناسی در دانشگاه کوئین مری لندن انجام شده است. تمرکز اصلی تحقیقات او بر این است که مغز انسان چگونه با استفاده از قواعد ذاتی و اکتسابی، ساختار جهان اطراف را استخراج و تفسیر می‌کند.

حس لمس از راه دور بر پایه فیزیک محیط‌های دانه‌ای شکل گرفته است؛ محیط‌هایی متشکل از ذرات آزاد مانند شن یا نمک. زمانی که شما در نزدیکی یک جسم دفن‌شده حرکت می‌کنید، دانه‌ها جابه‌جا می‌شوند و تغییرات بسیار کوچکی در فشار ایجاد می‌کنند که به اطراف انتشار می‌یابد.

زیست‌شناسان پرندگان دهه‌ها پیش نمونه‌هایی از این حس را توصیف کرده بودند. یک مطالعه کلاسیک نشان داد که پرندگان «رد نات» می‌توانند طعمه‌های مدفون را از طریق حس‌کردن گرادیان‌های فشار با گیرنده‌های ویژه‌ای در نوک منقار خود شناسایی کنند.

ساختار زیستگاه می‌تواند این توانایی را تضعیف کند. آزمایش‌ها نشان داده‌اند که ریشه‌های موجود در بسترهای علف دریایی میدان‌های فشار را مختل می‌کنند و در نتیجه دقت تشخیص کاهش می‌یابد.

مطالعات تکمیلی روی پرندگان همچنین نشان می‌دهد که میزان رطوبت اهمیت زیادی دارد. با افزایش رطوبت، موفقیت پرندگان آبزی در استفاده از لمس از راه دور بیشتر می‌شود.

آزمایش لمس در انسان و ربات

در این آزمایش، شرکت‌کنندگان به آرامی نوک یک انگشت خود را درون جعبه‌ای پر از شن حرکت می‌دادند و زمانی که احساس می‌کردند یک مکعب پنهان وجود دارد گزارش می‌دادند بدون آنکه اجازه داشته باشند انگشتشان با جسم تماس پیدا کند.

پژوهشگران این سیگنال را به‌صورت برخورد دانه‌ها با یک سطح پایدار مدل‌سازی کردند که بازتاب‌های مکانیکی بسیار ضعیفی ایجاد می‌کند.

نتایج انسانی فراتر از انتظار بود. شرکت‌کنندگان به دقت ۷۰.۷ درصد رسیدند؛ یعنی نسبت تشخیص‌های درست به کل پاسخ‌ها و توانستند اجسام را در فاصله‌ای حدود ۲.۷ اینچ، معادل ۶.۹ سانتی‌متر، شناسایی کنند.

در آزمایش مکمل، از یک حسگر لمسی نصب‌شده روی بازوی رباتیک UR5 استفاده شد که با روش یادگیری ماشین LSTM آموزش دیده بود؛ روشی که الگوها را در دنباله‌های زمانی یاد می‌گیرد.

ربات گاهی می‌توانست از فاصله‌ای کمی دورتر حس کند اما تعداد زیادی خطای مثبت کاذب داشت و در نهایت دقت کلی آن به حدود ۴۰ درصد محدود شد.

این الگو با محدودیت‌های فیزیکی پیش‌بینی‌شده توسط مدل شن سازگار است. هر دو سامانه به مرز تشخیص نظری نزدیک شدند اما دست انسان در تشخیص واقعی بودن سیگنال عملکرد بهتری از خود نشان داد.

کاربردهای واقعی لمس از راه دور

«این نخستین باری است که لمس از راه دور در انسان مطالعه می‌شود و این یافته برداشت ما از دنیای ادراکی را تغییر می‌دهد.»

توانایی خواندن نیروهای بسیار کوچک در یک محیط متغیر می‌تواند کارهای میدانی را ایمن‌تر و دقیق‌تر کند.

مهندسان پیش‌تر نیز نقشه‌برداری لمسی از اشیای مدفون را بررسی کرده‌اند. پژوهش‌های قبلی نشان داده‌اند که ربات‌ها می‌توانند با تفسیر نیروهای تماس در طول زمان، اشیای پنهان در شن متراکم را مکان‌یابی کنند.

اگر رطوبت سیگنال را در پرندگان تقویت می‌کند، ابزارهای حساس به جنس ماده می‌توانند استراتژی‌های جست‌وجو را با شرایط محلی تطبیق دهند. این اصل که از پژوهش‌های پرندگان الهام گرفته شده نشان می‌دهد حسگرها باید نیرو، سرعت و تعداد عبورها را در شن مرطوب تنظیم کنند.

باستان‌شناسی، پزشکی قانونی و علوم سیاره‌ای از جمله حوزه‌هایی هستند که در شرایط دید محدود می‌توانند از این توانایی بهره ببرند. حساسیت بیشتر به نشانه‌های مکانیکی ضعیف می‌تواند از آسیب ناخواسته جلوگیری کند و حفاری‌های دقیق‌تری را ممکن سازد.

حواس پنهان در مسیر تکامل

اگرچه این گستره لمسی در انسان پدیده‌ای جدید به نظر می‌رسد اما تکامل میلیون‌ها سال است که با اشکال مشابهی از گسترش حواس آزمایش کرده است.

ماهی‌ها ارتعاشات را از طریق خطوط جانبی خود حس می‌کنند؛ ردیفی از سلول‌های تخصصی که فشار آب را تشخیص می‌دهند و به حرکت هماهنگ در دسته‌ها کمک می‌کنند.

در پستانداران، سبیل‌ها عملکردی مشابه دارند و جریان هوا و بافت‌ها را به سیگنال‌های لمسی تبدیل می‌کنند که حرکت در تاریکی را هدایت می‌کند.

به نظر می‌رسد انسان‌ها نیز این توانایی را به‌طور کامل از دست نداده‌اند. این یافته نشان می‌دهد که دستگاه عصبی ما هنوز قادر است نشانه‌های فیزیکی بسیار ضعیف را حتی بدون تماس مستقیم و بدون ساختارهای تخصصی مانند سبیل یا منقار تفسیر کند.

این موضوع حاکی از آن است که لمس از راه دور می‌تواند یک قابلیت خفته انسانی باشد نه مهارتی تازه تکامل‌یافته و دریچه‌ای تازه به درک عمیق جایگاه پردازش لمسی در گونه ما می‌گشاید.

گام‌های بعدی پژوهشگران

نتایج انسانی این مطالعه تنها بر یک محیط متمرکز بود؛ شن. برای تأیید یافته‌ها باید محیط‌های دانه‌ای رایج دیگر مانند خاک یا مهره‌های پلاستیکی نیز بررسی شوند زیرا اندازه دانه‌ها و اصطکاک می‌تواند شکل سیگنال را تغییر دهد.

فاصله تنها عامل مؤثر نیست. پژوهش‌های آینده باید سرعت حرکت انگشت و شکل جسم را تغییر دهند تا مشخص شود این عوامل چگونه میدان مؤثر دریافت سیگنال را جابه‌جا می‌کنند.

آموزش پیشرفته‌تر ربات‌ها می‌تواند فاصله عملکردی را کاهش دهد. ترکیب شبیه‌سازی‌های مبتنی بر فیزیک با آزمایش‌های واقعی ممکن است خطاهای کاذب را کم کند و تعمیم‌پذیری را افزایش دهد.

عامل انسانی نیز اهمیت دارد. آموزش می‌تواند توانایی تشخیص نشانه‌های ضعیف را تقویت کند؛ مهارتی که برای تکنسین‌ها، جراحان و تیم‌های امداد که در شرایط فشار و اتکا به لمس کار می‌کنند بسیار حیاتی است.

این پژوهش در پایگاه علمی IEEE Xplore منتشر شده است.

اگر به توانایی‌های شگفت‌انگیز مغز و حواس پنهان انسان علاقه‌مند هستید، این مقاله را با دوستانتان به اشتراک بگذارید یا دیدگاه خود را در بخش نظرات بنویسید.